Анкерна паля

УКРАЇНА (19) UA СП 447 и (51)6 Е 02 D 5/56 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) АНКЕРНА ПАЛЯ (56) 1. Анкерна паля, яка містить стовбур з розташованим зі сторони його нижнього торця принаймні одним поперечним елементом, наприклад, гвинтовою лопаттю або розширенням стовбура, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що оснащена механізмом обтискання грунту біля палі, який містить елемент ущільнення грунту і силовий елемент його переміщення, при цьому механізм обтискання грунту розташований на ділянці стовбура палі із сторони його верхнього торця, а стовбур палі і елемент ущільнення грунту виконані з можливістю взаємного переміщення один щодо одного. 2. Анкерна паля по п.1, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що може бути виконана таким чином, що принаймні два поперечних елементи у ній утворюють принаймні одну секцію, при цьому габаритний розмір d. вищерозташованого поперечного еле мента менший за габаритний розмір d нижчерозташованого поперечного елемента, а відстань між поперечними елементами не менша за два габаритних розміри d, вищерозташованого поперечного елемента. 3. Анкерна паля по п. 1 або 2, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що елемент ущільнення містить один або ж два плоских елементи, виконаних з можливістю пропускання через них стовбура палі і поєднаних похилими або вертикальними ребрами. 4. Анкерна паля по будь-якому з пп.13, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що довжина стовбура палі від верхнього торця палі до нижчерозташованого поперечного елемента виконана такою, що відстань між нижньою частиною елемента ущільнення грунту та нижчерозташованим поперечним елементом у робочому стані не менша за 1, 2d, де d - габаритний розмір нижчерозташованого поперечного елемента. 5. Анкерна паля по будь-якому з п п . 1 4, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що стовбур її в верхній частині містить елементи кріплення до конструкції, яку ан керують. Корисна модель стосується галузі будівництва і може бути застосована у фундаментобудуванні під час прикріплення до грунту будь-яких механізмів та пристроїв. Найбільш ефективно корисна модель може бути використана при анкеруванні до грунту пристроїв для вдавлювання паль і/ або інших будівельних конструкцій чи під час випробування будівельних конструкцій вдавлюваним статичним навантаженням. Відома анкерна паля (А. с. СРСР № 1430464, кл. Е 02 D 5/54, 5/80, 1'988) вміщує стовбур з розміщеними на його кінці обертальними відносно вертикальної (21) {22) (24) (46) (72) (73) 99063294/К 15.06.99 12.11.99 12.11.99. Бюл. № 7 Кашка Борис Зіновійович Кашка Борис Зіновійович 447 )сі лопатями та конусним клином, розташованим знизу під лопатями. Стовбур вионаний порожнистим, лопаті утворені поздовжніми прорізами на його кінці і мають оризонгальні уступи у'своїй верхній часині, причому в порожнині стовбура встаювлєна інерційна маса, яка вміщена в юго нижній частині та має замкнуту ^ліндричну камеру, де розташований оршень Із штоком, пропущеним через осову камери і поєднаним з клином. Загиблення такої палі здійснюють за допоюгою молота. Одним з основних недоліів відомої палі є складність її заглибленя в грунт та складність її виготовлення, їаля масивна, оскільки має містити маивну інерційну масу, що вимагає великих аглибних зусиль, до того ж при заглибенні палі до проектної позначки заглибення необхідно здійснити велику кількість перацій по вилученню інерційної маси та озведенню лопатей для підвищення не/чої спроможності анкерної палі. Складість виготовлення зумовлена великою лькістю деталей, що входять до її скла/. Крім того використання механічних мостів шкодить близько розташованим бувлям. Це обмежує можливості викорисіння такої палі в умовах міської забудо 5 10 15 20 25 30 Найбільш близьким до заявлюваного » своєю технічною суттю та результатом, о досягається, є гвинтовий анкер, эраний у якості прототипу {А. с. СРСР № 349039, кл. Е 02 D 5/56, 1991). Відомий 35 интовий анкер вміщує стовбур з розтаованими на ньому з боку його нижнього •рця гвинтовими поперечними лопатями, монтованими на окремій рухомій маточиз гвинтовою нарізкою і встановленими 40 і стовбурі з боку його нижнього торця, ий теж має гвинтову нарізку, утворену і окремих ділянках стовбура, де розтазвані маточини. При цьому гвинтова нарізна маточинах і на ділянках стовбура за 45 прямком виконана збіжною з напрямм витків лопаті, а відстань нарізки на іточинах та відповідних їм ділянках овбура виконана послідовно зростаюю від маточин, які розташовані нижче, 50 • маточин, що розташовані виїде. Проте кий гвинтовий анкер теж має істотні хиі. Основним недоліком є низька несуча роможність анкера на навантаження, яке го висмикує, що обумовлено невисоким 55 упенем ущільнення грунту, розміщеного « лопатями, не дивлячись на те, що при к ертанні стовбура у зворотному напрям, після досягнення гвинтовим анкером оектної глибини через різницю кроків 1. гвинтової нарізки маточини проходять різну відстань і досягають зближення між собою лопатей. Переміщення лопатей відбувається одночасно з переміщенням масиву грунту, що знаходиться між секціями лопатей і викликає при цьому незначне його ущільнення, оскільки опір грунту переміщенню визначає ступінь його ущільнення у цьому просторі. При закручуванні гвинтового анкера зчеплення між ґрунтовими частками у навколоанкерному просторі порушено, масив грунту під тиском нижчерозтадюваної лопаті переміщується нагору слідом за вищерозташованою лопаттю, і одержує при цьому незначне ущільнення, недостатнє для відновлення порушеного зчеплення між частками грунту. Недостатня щільність грунту у навколоанкерному просторі не забезпечує високої несучої спроможності стовбура анкера на навантаження, яке його висмикує. Ще більш низьку несучу спроможність має відомий анкер в слабких обводнених грунтах. Відновлення порушених зв'язків між частками монолітного грунту, які порушуються під час закручування анкера, в слабких обводнених грунтах відбувається дуже повільно. Вони залишаються розірваними під час початку переміщення лопатей нагору при обертанні стовбура. При переміщенні лопатей нагору грунт майже не ущільнюється, а розповсюджується в різні боки за межі проекції лопатей, або, не чинячи значного опору, переміщується нагору слідом за вищерозташованою лопаттю, яка переміщується нагору разом із стовбуром анкера під впливом висмикувального навантаження. Ще одним недоліком відомого гвинтового анкера є відсутність контролю несучої спроможності масиву грунту, розміщеного між секціями лопатей, а, отже, і контролю несучої спроможності відомого гвинтового анкера. У цьому випадку для оцінювання несучої спроможності анкера необхідно проводити його попередні іспити на навантаження, що його висмикує, а це призводить до зайвих витрат. В основу корисної моделі поставлена задача створити анкерну палю, яка має високу несучу спроможність до висмикувального навантаження, здатна працювати у різних ґрунтових умовах, у тому числі і в слабких обводнених грунтах, забезпечує під час її встановлення контроль несучої спроможності навантаження висмикування завдяки оснащенню обтискним механізмом, який ущільнює грунт. Поставлена задача вирішується тим, що анкерна паля, яка вміщує стовбур з 447 розміщеним із боку його нижнього торця принаймні одним поперечним елементом, наприклад, гвинтовою лопаттю або розширенням стовбура, згідно з корисною моделлю, оснащена механізмом обтискання грунту, розташованого близько палі, який містить елемент ущільнення грунту і силовий елемент його переміщення, при цьому механізм обтискання грунту розташований на ділянці стовбура палі із боку його верхнього торця, а стовбур палі і елемент ущільнення грунту виконані з можливістю взаємного переміщення один щодо одного. Переважно анкерна паля, згідно з корисною моделлю, може бути виконана таким чином, що принаймні два поперечних елементи у ній утворюють принаймні одну секцію, при цьому габаритний розмір d, вище розташованого поперечного елемента менший за габаритний розмір d нижчерозташованого поперечного елемента, а відстань між поперечними елементами не менша за два габаритних розміри d, вищєрозташованого поперечного елемента. В анкерній палі, яка заявляється, згідно з корисною моделлю, елемент ущільнення може містити один або два плоских елементи, виконаних з можливістю пропускання через них стовбура палі і поєднаних похилими або вертикальними ребрами. Довжина палі від верхнього торця палі до нижчерозташованого поперечного елемента, згідно з корисною моделлю, виконана такою, що відстань між нижньою частиною елемента ущільнення грунту і нижче розташованим поперечним елементом у робочому стані не менша за 1,2d, де d - габаритний розмір нижчерозташованого поперечного елемента. Крім того, стовбур анкерної палі в її верхній частині, згідно з корисною моделлю, містить елементи кріплення до конструкції, яку анкерують. 5 10 15 ?0 25 30 35 40 Підвищення несучої спроможності анкерної палі досягається за рахунок то- 45 го, що під час переміщення догери стовбура з поперечними елементами, наприклад, лопатями, пластинами або просто розширеннями стовбура, і донизу елемента ущільнення відбувається обтис- 50 кання об'єму грунту, розташованого між елементом ущільнення грунту та поперечними елементами стовбура. Масив грунту, розташований між поперечними елементами стовбура і/або між поперечним еле- 55 ментом і елементом ущільнення грунту за рахунок обтискання ущільнюється, чим досягається підвищення несучої спроможності анкерної палі. Для забезпечення достаньої площі бокової поверхні розвертки зрізу грунту по зовнішньому периметру нижчерозташованого поперечного елемента найбільш сприятливим є виконання, коли відстань між нижчерозташованим поперечним елементом та елементом ущільнення не менша за 1,2d. Зусилля зчеплення часток інтенсивно ущільненого грунту по лінії зрізу буде достатнім, якщо зріз має площу, що дорівнює добутку довжини кола нижчерозташованої лопаті на відстань L=1,2d. При L < d площа зрізу грунту недостатня для сприймання ним зусилля, що висмикує анкерну палю, оскільки з боку верхнього торця елемента ущільноння грунт практично відсутній, а сприйму зусилля тільки грунт, розташований між поперечними елементами і елементом ущільнення. Чим більший об'єм грунту та його щільність, тим більше зусилля паля здатна сприйняти. При необхідності сприймання анкером більш значних зусиль, на стовбурі анкера встановлюють декілька секцій, кожна секція може містити д т або більше ПОПереЧНИХ елемеНТІВ, ПрИ Ц1-Ому габаритний розмір d, вищерозтапювпного поперечного елемента має бути меншим за діаметр d нижчерозташованого поперечного елемента, а відстань між поперечними елементами має бути не мемшою за два габаритні розміри d, вищєрозташованого поперечного елемента. Оскільки у цьому випадку діаметр шпари більший габаритного розміру верхнього поперечного елемента, частина грунту, що витискається елементом ущільнення, впроваджується в простір між вищерозташованим і нижчерозташованим елемошами. Об'єм шпари між лопатями постійний, а об'єм грунту у цьому просторі збі'пьшується, що і спричиняє ущільнення грунту. Ущільнення грунту між поперечними елементами менше, ніж ущільнення між елементом ущільнення та вищерозташованим поперечним елементом, тому для забезпечення достатнього зусилля зчеплення між частками грунту природного складення з бокової поверхні шпари і частками ущільненого грунту необхідна більша площа бокової поверхні. «Тільки за цієї умови можна підвищити несучу спроможність анкерної палі щодо його навантаження, яке висмикує палю. Зусилля, яке може сприйняти стовбур під час роботи палі, контролюють за величиною, при якій здійснюється переміщення стовбура нагору, тобто по манометру, який міряє тиск рідини в гідроциліндрах. На фіг. схематично зображено зовнішній вигляд анкерної палі з одним поперечним елементом у вигляді гвинто 447 воТ лопаті та елементом ущільнення грунту, що складається з двох плоских елементів; на фіг. 2 - анкерна паля з поперечним елементом у вигляді лопаті в робочому стані після переміщення елемента 5 ущільнення донизу, а стовбура палі догори та розміщення при цьому ущільненої зони грунту; на фіг. З - загальний вигляд анкерної палі з поперечним елементом у вигляді декількох пластин, закріплених на 10 палі перпендикулярно осі палі, та елементом ущільнення грунту, що містить один плоский елемент, після занурення палі є грунт; на фіг. 4 - загальний вигляд анкерної палі з двома секціями, що містять по дві 15 гвинтові лопаті, та елементом ущільнення, який містить два плоских елементи; на фіг. 5 - прикріплення анкерної палі до - конструкції, яку анкерують. Анкерна паля містить стовбур 1 і 20 поперечний елемент 2, який може мати будь-яку форму, може бути суцільним, чи мати отвори, або може бути виконаний у вигляді гвинтоваї лопаті 2, як показано на фіг.1, або складатися з окремих пластин 25 2, закріплених на палі перпендикулярно її осі, як представлено на фіг. З, або простою у вигляді розширень стовбура. Поперечний елемент 2 анкерної палі встановлений на ділянці стовбура з боку нижнього ЗО його торця. Анкерна паля може мати один поперечний елемент, як на фіг. 1-3, або декілька елементів 2 та 3, що утворюють секцію, як показано на фіг. 4, або декілька секцій. Відстань між поперечними еле- 35 ментами в секції повинна бути не меншою за два габаритні розміри d, вищерозташованого поперечного елемента 3. При цьому габаритний розмір о1, в и ще розташованого поперечного елемента 3, переважно 40 має бути менший габаритного розміру d нижчерозташованого поперечного елемента 2. Анкерна паля має механізм 4 обтискання грунту, навколо палі, який вміщує рухомий вздовж поздовжньої осі стовбура 45 елемент 5 ущільнення грунту та силовий елемент 6 переміщення елемента 5 ущільнення. Механізм 4 обтискання грунту розташований на ділянці стовбура палі з боку її верхнього торця. Елемент 5 ущільнення 50 може бути виконаний переважно з металевого листа та складатися з одного плоского елемента 7, або двох плоских елементів 7 та 8. Елемент або елементи виконані з можливістю пропускання через 55 них стовбура 1 палі. Якщо елементів два, вони розташовані на різних рівнях відносно один одного та поєднані між собою сполучними елементами - похилими або вертикальними. Довжина палі від верхньо 8 го її торця до нижчерозташованого поперечного елемента 2 така, що відстань L між нижньою частиною елемента 5 ущільнення грунту та нижчерозташованим поперечним елементом 2 у робочому стані не менше 1,2d, габаритного розміру нижчерозташованого поперечного елемента 2. Стовбур 1 та елемент 5 ущільнення грунту мають елемент фіксації, який обмежує їх переміщення щодо один одного, наприклад, за допомогою шплінта (на фіг. не показаний). Стовбур 1 у зоні оголовка має кріпильний елемент 10 для прикріплення його до конструкції, яку анкерують. При встановленні анкерної палі в слабких грунтах між поперечним елементом 2 та елементом 5 ущільнення {або між поперечними елементами 2 та 3 секції і елементом 5 ущільнення, якщо анкерна паля містить секцію), вкладають жорсткий матеріал, що має вологість, меншу за вологість обводненого грунту, наприклад, грунт із щебенем. Анкерна паля працює таким чином. Здійснюють занурення стовбура 1 до заданої позначки закручуванням за допомогою бурильного агрегата, якщо поперечні елементи 2 палі виконані у вигляді гвинтових лопатей, або будь-яким іншим способом, наприклад, встановленням в попередньо пробурену шпару та засипанням грунту, вдавлюванням або забиванням, при виконанні поперечних елементів палі у вигляді окремих пластин чи розширень. Потім елемент 5 ущільнення надягають на верхню частину стовбура 1, встановлюють на поверхню грунту в плані шпари, утвореної зануренням стовбура 1 із поперечними елементами 2 (або з секціями поперечних елементів, що складаються з елементів 2 і 3). Після цього монтують та встановлюють на стовбурі 1 силовий елемент 6 у вигляді гідроциліндрів симетрично відносно стовбура 1 над плоским елементом 7 елемента 5 ущільнення грунту. Силовим елементом 6 здійснюють розпирання між елементом 5 ущільнення та стовбуром 1. За рахунок дії протилежних за напрямком зусиль здійснюють переміщення стовбура 1 з його поперечними елементами нагору, а елемент ущільнення переміщують донизу, стискаючи таким чином грунт, розташований між елементом 5 ущільнення та поперечними елементами. Аналогічного результату можна досягти також при переміщенні тільки стовбура догори при нерухомому елементів ущільнення грунту, що буває необхідним при великому заглибленні анкерної палі та глибокому закладенні поперечного 44? 9 10 елемента відносно "денно?" поверхні, тобного напрямках до досягнення заданого то поверхні грунту. За розміром тиску масз/силля висмикування, які контролюють за ла в гідроциліндрах, яке вимірюють за допоказаннями манометра Після цього фікпомогою манометра, визначають тиск сують елемент 5 t стовбур палі від взаємпоперечних елементів 2 стовбура 1 та еле- 5 ного переміщення. Витягування анкерної мента 5 на грунт, а за величиною переміпалі з грунту здійснюють таким чином. щення стовбура 1 нагору та за величиною Демонтують силовий елемент 6, потім знізаглиблення елемента 5 донизу визнамають із стовбура елемент 5 ущільнення, чають відстань між нижчерозташованим після чого за допомогою бурильного поперечним елементом та елементом 5 10 агрегата виконують витягування анкерної ущільнення. Якщо грунт слабкий, і зусилпалі з грунту шляхом його обертання у ля, що переміщує стовбур нагору, недоснапрямку, протилежному закручуванню за татнє для сприймання анкерною палею умови, що анкерна паля має поперечні проектного навантаження, елемент 5 ущільелементи, виконані у вигляді лопатей. Якнення підіймають догори, а утворену шпару 15 що паля містить поперечні елементи у .заповнюють жорстким матеріалом, і вигляді пластин чи у вигляді розширень повторно збільшують зусилля розпирання. стовбура, її витягають іншим способом, Стовбур 1 і елемент 5 ущільнення перемінаприклад, за^ допомогою силових елещують у протилежних відносно один одментів. ФІГ. 1 ФІГ. 2 447 7? • л , г—' Ф1Г.З - Г ФЇГ 4 г— ФІГ, 5 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О. Обручар Замовлення 533 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП,Київ-53, Львівська пл.с 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, еул. Гагаріна, 101